Questão 94 — ENEM 2020 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Eletroquímica (potenciais padrão de redução e corrosão)
• ⚡ Nível: Médio — exige comparar seis potenciais padrão e entender o critério de "metal de sacrifício", não apenas decorar a fórmula.
• 🎯 Tema/Habilidade: Proteção catódica (metal de sacrifício) e leitura de tabelas de potencial padrão de redução (E°)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual metal, ao ser ligado ao tanque de aço, se oxida no lugar do ferro e assim o protege da corrosão?"
• Palavras-chave decisivas: metal de sacrifício, liga de ferro-carbono (aço), potenciais padrão
• Armadilha típica: escolher o metal com potencial mais próximo de zero ou mais positivo (como Cu ou Hg), confundindo "mais nobre" com "mais protetor" — é exatamente o oposto do que se precisa aqui.
• O que a resposta precisa demonstrar: identificar, entre os seis metais tabelados, aquele cujo potencial padrão de redução é mais negativo do que o do ferro, pois só assim ele se oxida preferencialmente e sacrifica-se no lugar do aço.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Potencial padrão de redução (E°): mede a tendência de uma espécie ganhar elétrons (reduzir-se). Quanto mais negativo o E°, menor a tendência de reduzir e maior a tendência de o metal se oxidar (perder elétrons) espontaneamente.
• Corrosão eletroquímica: o ferro do aço se oxida (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻) quando em contato com água, oxigênio e eletrólitos, formando óxidos/hidróxidos que corroem o tanque.
• Proteção catódica por metal de sacrifício (ânodo de sacrifício): consiste em conectar eletricamente ao objeto a proteger (aqui, o aço) um metal mais reativo — ou seja, com E° de redução mais negativo que o do ferro. Esse metal se torna o ânodo (oxida-se preferencialmente) e o aço se torna o cátodo (fica protegido, pois recebe os elétrons liberados pela oxidação do metal sacrificado).
• Critério de escolha: para que um metal M proteja o ferro, é necessário que E°(M²⁺/M) < E°(Fe²⁺/Fe). Metais com E° maior que o do ferro (mais nobres) fariam o efeito contrário: acelerariam a corrosão do próprio ferro, pois o ferro é que se oxidaria preferencialmente para "proteger" o metal mais nobre.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "tanques de armazenamento de gasolina podem [...] sofrer processos oxidativos" → o problema central é a oxidação (corrosão) do ferro presente no aço do tanque.
• Evidência 2: "utilizar preferencialmente metais de sacrifício, protegendo os tanques" → a estratégia é eletroquímica: um metal externo deve se oxidar no lugar do ferro.
• Evidência 3 (tabela da figura): os potenciais padrão fornecidos são Fe²⁺/Fe = −0,44 V; Zn²⁺/Zn = −0,76 V; Cu²⁺/Cu = +0,34 V; Ni²⁺/Ni = −0,25 V; Cd²⁺/Cd = −0,40 V; Hg²⁺/Hg = +0,86 V.
• Síntese: basta comparar cada valor de E° com o do ferro (−0,44 V) e selecionar o único metal cujo potencial é mais negativo — esse será o metal de sacrifício capaz de se oxidar antes do aço.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Fixar a referência: o potencial do ferro

O aço é essencialmente uma liga de ferro, então a semirreação de interesse é:

Fe²⁺ + 2e⁻ → Fe, com E° = −0,44 V.

Esse é o valor-referência: qualquer metal candidato a "metal de sacrifício" precisa ter E° menor (mais negativo) que −0,44 V.

Subpasso 4.2 — Comparar cada metal da tabela com o ferro

Organizando os seis potenciais em ordem crescente (do mais negativo para o mais positivo):

Zn²⁺/Zn = −0,76 V < Fe²⁺/Fe = −0,44 V < Cd²⁺/Cd = −0,40 V < Ni²⁺/Ni = −0,25 V < Cu²⁺/Cu = +0,34 V < Hg²⁺/Hg = +0,86 V

Quanto mais à esquerda nessa ordem (mais negativo), maior a tendência do metal se oxidar espontaneamente. Note que apenas o zinco (−0,76 V) está posicionado abaixo do ferro (−0,44 V) nessa escala — todos os outros quatro metais (Cd, Ni, Cu, Hg) têm potencial de redução maior (menos negativo ou positivo) que o do ferro.

Subpasso 4.3 — Verificação: por que só o zinco funciona

Como E°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V é mais negativo que E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V, o zinco tem maior tendência a se oxidar (Zn → Zn²⁺ + 2e⁻) do que o ferro. Ao ligar eletricamente o zinco ao tanque de aço, o zinco atua como ânodo de sacrifício: ele se oxida (corrói) preferencialmente, cedendo elétrons que mantêm o ferro reduzido (protegido, atuando como cátodo). Essa é exatamente a lógica industrial da "galvanização por proteção catódica" usada em oleodutos, cascos de navios e tanques subterrâneos — confirmando que a resposta é o zinco, alternativa A.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) zinco.

✅ Correta: E°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V é mais negativo que E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V. O zinco se oxida preferencialmente ao ferro, funcionando como ânodo de sacrifício e mantendo o aço protegido (reduzido).

B) cobre.

❌ Incorreta: E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V é bem mais positivo que o do ferro. O cobre é mais nobre (mais difícil de oxidar) que o Fe; nessa combinação, o próprio ferro se oxidaria para "proteger" o cobre, acelerando a corrosão do tanque em vez de evitá-la.

C) níquel.

❌ Incorreta: E°(Ni²⁺/Ni) = −0,25 V é maior (menos negativo) que E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V. Isso significa que o níquel é menos reativo que o ferro; ele não se oxidaria antes do aço, não cumprindo o papel de metal de sacrifício.

D) cádmio.

❌ Incorreta: E°(Cd²⁺/Cd) = −0,40 V é ligeiramente maior (menos negativo) que E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V. Embora o cádmio também seja usado industrialmente em revestimentos anticorrosivos por barreira física, do ponto de vista puramente eletroquímico ele não é mais reativo que o ferro nesta tabela, logo não atenderia ao critério de metal de sacrifício exigido pela questão.

E) mercúrio.

❌ Incorreta: E°(Hg²⁺/Hg) = +0,86 V é o valor mais positivo entre todos os metais listados, o que torna o mercúrio o mais nobre (mais resistente à oxidação) da tabela — o oposto do que se precisa em um metal de sacrifício.

🏆 Gabarito: A — o zinco é o único metal da tabela cujo potencial padrão de redução (−0,76 V) é mais negativo que o do ferro (−0,44 V), garantindo que ele se oxide preferencialmente e proteja o tanque de aço por proteção catódica.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: entre os seis potenciais fornecidos, só o zinco (−0,76 V) fica "abaixo" do ferro (−0,44 V) na escala de E°, sendo o único capaz de se oxidar antes do aço e sacrificar-se em seu lugar.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma testar proteção catódica/galvanização associando o contexto (tubulações, cascos de navio, tanques, estruturas metálicas) a uma tabela de potenciais padrão, exigindo que o aluno compare valores em vez de decorar qual metal "sempre protege".
• Generalização: para qualquer metal M proteger um metal X da corrosão por sacrifício, é necessário e suficiente que E°(M) seja mais negativo que E°(X) — quem tem menor potencial de redução se oxida primeiro e "doa" elétrons para o outro.
• Dica de eliminação rápida: risque de cara todos os metais com E° positivo (aqui, Cu e Hg) — eles são nobres e jamais servem de metal de sacrifício. Entre os restantes negativos, escolha o mais negativo de todos e compare com o metal a proteger; se for mais negativo, é a resposta.
• Conexões: o mesmo raciocínio aparece em questões sobre pilhas eletroquímicas (metal mais reativo é o ânodo) e sobre galvanização com zinco (zincagem) em estruturas de aço expostas à umidade.